Un satellite naturel est un objet qui tourne autour d’une planète ou d’un autre corps plus grand que lui et qui n’est pas fabriqué par l’homme. De tels objets sont souvent appelés lunes. Le terme est normalement utilisé pour identifier les satellites non artificiels des planètes, des planètes naines ou des planètes mineures. Il y a 240 lunes connues dans le système solaire, dont 163 en orbite autour des planètes, quatre en orbite autour des planètes naines, et des dizaines d’autres en orbite autour des petits corps du système solaire.

Les grandes géantes gazeuses ont des systèmes étendus de satellites naturels, dont une demi-douzaine de taille comparable à la lune de la Terre. Parmi les planètes intérieures, Mercure et Vénus n’ont pas de lune du tout ; la Terre a une grande lune (la Lune) ; et Mars a deux petites lunes : Phobos et Deimos. Parmi les planètes naines, Cérès n’a pas de lunes (bien que de nombreux objets de la ceinture d’astéroïdes en aient), Eris en a une : Dysnomia, et Pluton a trois satellites connus : Nix, Hydra, et un grand compagnon appelé Charon. Le système Pluton-Charon est inhabituel en ce que le centre de masse se trouve dans l’espace ouvert entre les deux, une caractéristique d’un système de planète double.

Les propriétés orbitales et les compositions des satellites naturels nous fournissent des informations importantes sur l’origine et l’évolution du système de satellites. En particulier, un système de satellites naturels orbitant autour d’une géante gazeuse peut être considéré comme un système solaire miniature qui contient des indices précieux pour étudier la formation des systèmes solaires.

Origin

Les satellites naturels orbitant relativement près de la planète sur des orbites progrades (satellites réguliers) sont généralement considérés comme ayant été formés à partir de la même région d’effondrement du disque protoplanétaire qui a donné naissance à son primaire. En revanche, les satellites irréguliers (qui orbitent généralement sur des orbites éloignées, inclinées, excentriques et/ou rétrogrades) sont considérés comme des astéroïdes capturés, éventuellement fragmentés par des collisions. Les systèmes Terre-Lune et peut-être Pluton-Charon sont des exceptions parmi les grands corps, car on pense qu’ils sont nés de la collision de deux grands objets proto-planétaires (voir l’hypothèse de l’impact géant). Le matériau qui aurait été placé en orbite autour du corps central se serait réaccrété pour former une ou plusieurs lunes en orbite. Par opposition aux corps de taille planétaire, on pense que les lunes d’astéroïdes se forment couramment par ce processus.

Caractéristiques orbitales

Verrouillage tidal

La plupart des satellites naturels réguliers du système solaire sont verrouillés tidalement à leurs primaires, ce qui signifie qu’un côté de la lune est toujours tourné vers la planète. Les exceptions incluent Hyperion, la lune de Saturne, qui tourne de façon chaotique en raison d’une variété d’influences externes.

En revanche, les lunes extérieures des géantes gazeuses (satellites irréguliers) sont trop éloignées pour devenir « verrouillées ». Par exemple, la lune Himalia de Jupiter, la lune Phoebe de Saturne et la Néréide de Neptune ont une période de rotation de l’ordre de dix heures par rapport à leurs périodes orbitales de centaines de jours.

Satellites de satellites

On ne connaît pas de « lunes de lunes » (satellites naturels qui orbitent autour du satellite naturel d’un autre corps). Il n’est pas certain que de tels objets puissent être stables à long terme. Dans la plupart des cas, les effets de marée de leurs primaires rendent un tel système instable ; la gravité d’autres objets proches (plus particulièrement le primaire) perturberait l’orbite de la lune de la lune jusqu’à ce qu’elle se détache ou heurte son primaire. En théorie, un satellite secondaire pourrait exister dans la sphère de Hill d’un satellite primaire, à l’extérieur de laquelle il serait perdu en raison de la plus grande attraction gravitationnelle de la planète (ou d’un autre objet) autour de laquelle gravite le satellite primaire. Par exemple, la Lune est en orbite autour de la Terre parce que la Lune se trouve à 370 000 km de la Terre, bien à l’intérieur de la sphère de Hill de la Terre, dont le rayon est de 1,5 million de km (0,01 UA ou 235 rayons terrestres). Si un objet de la taille de la Lune devait orbiter autour de la Terre en dehors de sa sphère de Hill, il serait rapidement capturé par le Soleil et deviendrait une planète naine dans une orbite proche de la Terre.

Satellites troyens

Deux lunes sont connues pour avoir de petits compagnons à leurs points de Lagrange L4 et L5, qui sont à environ soixante degrés devant et derrière le corps dans son orbite. Ces compagnons sont appelés lunes de Troie, car leurs positions sont comparables à celles des astéroïdes de Troie par rapport à Jupiter. De tels objets sont Telesto et Calypso, qui sont respectivement les compagnons de tête et de queue de Téthys ; et Hélène et Polydeuces, qui sont les compagnons de tête et de queue de Dione.

Satellites d’astéroïdes

La découverte de la lune Dactyl de 243 Ida au début des années 1990 confirme que certains astéroïdes ont aussi des lunes. Certains, comme 90 Antiope, sont des astéroïdes doubles avec deux composants de taille égale. L’astéroïde 87 Sylvia a deux lunes.

Satellites naturels du système solaire

Les plus grands satellites naturels du système solaire (ceux dont la taille dépasse environ 3 000 kilomètres de diamètre) sont la lune de la Terre, les lunes galiléennes de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto), la lune de Saturne Titan et la lune capturée de Neptune, Triton. Pour les lunes plus petites, voir les articles sur la planète concernée. En plus des lunes des différentes planètes, il existe également plus de 80 lunes connues des planètes naines, des astéroïdes et d’autres petits corps du système solaire. Certaines études estiment que jusqu’à 15 % de tous les objets trans-neptuniens pourraient avoir des satellites.

Voici un tableau comparatif classant les lunes du système solaire par diamètre. La colonne de droite comprend quelques planètes, planètes naines, astéroïdes et objets trans-neptuniens notables pour comparaison.

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Diamètre moyen (km)	Satellites de planètes						Satellites de planètes naines		Satellites de SSBs	Non-satellites pour comparaison
	Terre	Mars	Jupiter	Saturne	Uranus	Neptune	Pluton	Eris
6000-7000									Mars
5000-6000			Ganymède	Titan
4000-5000			Callisto						Mercury
3000-4000	La Lune		Io Europa
2000-3000						Triton			Eris Pluto
1500-2000				Rhea	Titania Oberon					(136472) 2005 FY9 90377 Sedna
1000-1500				Iapetus Dione Tethys	Umbriel Ariel		Charon			(136108) 2003 EL61 90482 Orcus 50000 Quaoar
500-1000				Encelade					Ceres 20000 Varuna 28978 Ixion 2 Pallas, 4 Vesta plusieurs TNOs
250-500				Mimas Hyperion	Miranda	Proteus Nereid		Dysnomia	S/2005 (2003 EL61) 1 S/2005 (79360) 1	10 Hygiea 511 Davida 704 Interamnia et bien d’autres
100-250			Amalthea Himalia Thebe	Phoebe Janus Epimetheus	Sycorax Puck Portia	Larissa Galatea Despina			S/2005 (2003 EL61) 2 nombreux TNOs supplémentaires	nombreux
50-100			Elara Pasiphaë	Prometheus Pandora	Caliban Juliet Belinda Cressida Rosalind Desdemona Bianca	Thalassa Halimede Neso Naiad	Nix Hydra		Menoetius S/2000 (90) 1 nombreux autres TNO	nombreux
10-50		Phobos Deimos	Carme Metis Sinope Lysithea Ananke Leda Adrastea	Siarnaq Helene Albiorix Atlas Pan Telesto Paaliaq Calypso Ymir Kiviuq Tarvos Ijiraq Erriapo	Ophelia Cordelia Setebos Prospero Perdita Mab Stephano Cupid Francisco Ferdinand Margaret Trinculo	Sao Laomedeia Psamathe			Linus S/2000 (762) 1 S/2002 (121) 1 Romulus Petit-Prince S/2003 (283) 1 S/2004 (1313) 1 et de nombreux TNOs	nombreux
moins de 10			au moins 47	au moins 21				many	many

Terminologie

Le premier satellite naturel connu fut la Lune (Luna en latin). Jusqu’à la découverte des satellites galiléens en 1610, cependant, il n’y avait aucune possibilité de désigner ces objets comme une classe. Galilée a choisi de désigner ses découvertes sous le nom de Planetæ ( » planètes « ), mais les découvreurs ultérieurs ont choisi d’autres termes pour les distinguer des objets autour desquels ils gravitaient.

Christiaan Huygens, le découvreur de Titan, fut le premier à utiliser le terme de lune pour de tels objets, appelant Titan Luna Saturni ou Luna Saturnia – « la lune de Saturne » ou « la lune saturnienne », parce qu’elle se trouvait dans la même relation avec Saturne que la Lune avec la Terre.

A mesure que d’autres lunes de Saturne furent découvertes, cependant, ce terme fut abandonné. Giovanni Domenico Cassini désignait parfois ses découvertes comme des planètes en français, mais plus souvent comme des satellites, en utilisant un terme dérivé du latin satelles, signifiant « gardien », « préposé » ou « compagnon », parce que les satellites accompagnaient leur planète primaire dans leur voyage à travers les cieux.

Le terme satellite devint ainsi le normal pour désigner un objet en orbite autour d’une planète, car il évitait l’ambiguïté de « lune ». En 1957, cependant, le lancement de l’objet artificiel Spoutnik a créé le besoin d’une nouvelle terminologie. Les termes satellite artificiel ou lune artificielle ont été très rapidement abandonnés au profit du plus simple satellite, et par conséquent, le terme a fini par être lié principalement aux objets artificiels volés dans l’espace – y compris, parfois, même ceux qui ne sont pas en orbite autour d’une planète.

En conséquence de ce glissement de sens, le terme lune, qui a continué à être utilisé dans un sens générique dans les œuvres de vulgarisation scientifique et dans la fiction, a regagné en respectabilité et est maintenant utilisé de manière interchangeable avec satellite, même dans les articles scientifiques. Lorsqu’il est nécessaire d’éviter à la fois l’ambiguïté de la confusion avec la lune terrestre d’une part, et les satellites artificiels d’autre part, on utilise le terme satellite naturel (en utilisant « naturel » dans un sens opposé à « artificiel »).

La définition d’une lune

La définition précise d’une lune a fait l’objet de débats. Ce débat a été causé par la présence de systèmes orbitaux où les différences de masse entre le plus grand corps et son satellite ne sont pas aussi prononcées que dans des systèmes plus typiques. Deux exemples sont le système Pluto-Charon et le système Terre-Lune. La présence de ces systèmes a suscité un débat sur la question de savoir où tracer précisément la frontière entre un système à double corps et un système corps principal-satellite. La définition la plus courante consiste à déterminer si le barycentre se trouve sous la surface du corps principal, bien que cette définition ne soit pas officielle et soit quelque peu arbitraire. À l’autre extrémité du spectre, il y a de nombreux amas de glace/roche qui forment des systèmes d’anneaux autour des géantes gazeuses du système solaire, et il n’y a pas de point fixe pour définir quand un de ces amas est assez grand pour être classé comme une lune. Le terme « lunette » est parfois utilisé pour désigner des objets extrêmement petits en orbite autour d’un corps plus grand, mais là encore, il n’existe pas de définition officielle.

Voir aussi

• Système solaire
• Planète
• Lune

Notes

• Karttunen, H., et al. (eds.). 2003. Fundamental Astronomy, 4th ed. Helsinki : Springer-Verlag. ISBN 3540001794
• Bakich, Michael E. 2000. The Cambridge Planetary Handbook. New York : Cambridge University Press. ISBN 0521632803
• Beatty, J. Kelly, et al. (eds.). 1999. The New Solar System, 4th ed. New York : Cambridge University Press. ISBN 0521645875

Tous les liens ont été récupérés le 13 novembre 2018.

• Lunes dans notre système solaire – Fenêtres sur l’univers, University Corporation for Atmospheric Research
• Paramètres physiques des satellites planétaires – NASA Jet Propulsion Laboratory
• Noms des planètes et des satellites et Gazetteer of Planetary Discoverers. Nomenclature
• Astéroïdes avec satellites par William Robert Johnston

Lunes de Mars
Phobos – Deimos

Lunes d’astéroïdes
Astéroïdes binaires – Liste des lunes d’astéroïdes

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Satellites naturels du système solaire
		Moons de la Terre, Mars et les astéroïdes

Ananke – Praxidike – Harpalyke – Iocaste – Euanthe – Thyone Euporie – S/2003 J 3 – S/2003 J 18 – Thelxinoe – Helike – Orthosie – S/2003 J 16 – Hermippe – Mneme – S/2003 J 15 . Lunes de Jupiter Liste par distance croissante de Jupiter. Les noms temporaires sont en italique. Lunes intérieures Metis – Adrastea – Amalthea – Thebe Lunes galiléennes Io – Europe – Ganymède. – Callisto Themisto Groupe Himalia Leda – Himalia – Lysithea – Elara – S/2000 J 11 Carpo – S/2003 J 12 Groupe Ananke core périphérique Groupe Carme S/2003 J 17 – S/2003 J 10 – Pasithee – Chaldene – Arche – Isonoe – Erinome – Kale – Aitne – Taygete – S/2003 J 9 – Carme – S/2003 J 5 – S/2003 J 19 – Kalyke – Eukelade – Kallichore Groupe de Pasiphaë Eurydome – S/2003 J 23 – Hegemone – Pasiphaë – Sponde – Cyllene – Megaclite – S/2003 J 4 – Callirrhoe – Sinope – Autonoe – Aoede – Kore S/2003 J 2 Anneaux de Jupiter

Moons de Saturne

Bergers de l’anneau

Pan – Daphnis – Atlas – Prométhée – S/2004 S 6 – S/2004 S 4 – S/2004 S 3 – Pandora

Co-orbitales

Epiméthée – Janus

Grande intérieure et troyenne

Mimas – Méthone – Pallène – Encelade – Téthys (troyennes Telesto, Calypso) – Dione (trojans Helene, Polydeuces)

Grand extérieur

Rhéa – Titan – Hypérion – Iapetus

Groupe inuit

Kiviuq – Ijiraq – Paaliaq – S/2004. S 11 – Siarnaq

Groupe nordique

Phoebe – Skathi – S/2006 S 8 – S/2004 S 13 – S/2006 S 4 – S/2004 S 19 – Mundilfari – S/2006 S 6 – S/2006 S 1 – S/2004 S 17 – Narvi – S/2004 S 15 – S/2004 S 10 – Suttungr – S/2004 S 12 – S/2004 S 18 – S/2004 S 9 – S/2004 S 14 – S/2004 S 7 – Thrymr – S/2006 S 3 – S/2006 S 7 – S/2006 S 2 – S/2004 S 16 – Ymir – S/2006 S 5 – S/2004 S 8

Groupe gallique

Albiorix – Erriapo – Tarvos

Moons d’Uranus

Intérieur

Cordelia – Ophelia – Bianca – Cressida – Desdemona – Juliet – Portia – Rosalind – Cupidon – Belinda – Perdita – Puck – Mab

Majeur (sphéroïde)

Miranda – Ariel – Umbriel – Titania – Oberon

Outre (irrégulier)

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Francisco – Caliban – Stephano – Trinculo – Sycorax – Margaret – Prospero – Setebos – Ferdinand

Lunes de Neptune

Naïade – Thalassa – Despina – Galatea – Larissa – Proteus – Triton – Néréide – Halimede – Sao – Laomedeia – Psamathe – Neso

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Lunes de Pluton et d’Eris

Lunes de Pluton
Charon – Nix – Hydra
Eris
Dysnomia